EP2063209A1 - Stratified storage system - Google Patents

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EP2063209A1
EP2063209A1 EP07022650A EP07022650A EP2063209A1 EP 2063209 A1 EP2063209 A1 EP 2063209A1 EP 07022650 A EP07022650 A EP 07022650A EP 07022650 A EP07022650 A EP 07022650A EP 2063209 A1 EP2063209 A1 EP 2063209A1
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
storage
heat
tank
container
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07022650A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Heinrich Franz Wallnöfer
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Individual
Original Assignee
Individual
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • F28D20/0039—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material with stratification of the heat storage material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0069—Distributing arrangements; Fluid deflecting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0078—Heat exchanger arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the invention relates to a heat accumulator with a container, wherein a heat transfer is temperature-layered, including a heat exchanger for heating the heat carrier is used, which is mounted below the container , and wherein the heat carrier by means of a multiple riser in the axis of the storage container at different heights of Memory is fluidly connected to the memory contents.
  • Heat exchanger is mounted within the storage container on the storage floor, and a single riser rises from the heat exchanger shell and has at different storage levels openings, which are partially provided with flaps.
  • the aim of our invention is a hot water storage charging system in the simplest natural way, in which the temperature charging (heating) of the storage water as a layer charge in a laminar manner without turbulence happens, first as possible in the top of memory, so hot domestic hot water is available quickly, then the upper part is heated, approx. in the middle and finally in the lowest area.
  • the goal of the described vertical charge storage system is achieved by heating the primary hot Heat transfer medium as a liquid heating medium, for example, comes from a solar system or other heat source, is discharged to a heat exchanger which is mounted outside and below the memory, wherein the heated secondary heat carrier in the heat exchanger via a charging circuit by gravity by thermal weight transfer, without pump operation in the memory is loaded, first above, then in the middle and then below.
  • the heat exchanger tank is connected to the storage water via a plurality of pipes which lead up through the storage floor into the storage.
  • 3 interspaced tubes are used, with the innermost tube leading to the uppermost storage area, the outer to about the middle of storage and the outermost to the lowest storage third.
  • the innermost longest pipe opens freely upwards, the middle is closed at the top and empties into the store via lateral downwardly inclined pipe sockets, the outermost is also closed at the top, and empties towards the top over slightly longer side downwards inclined pipe sockets.
  • the riser pipes can also be laid side by side.
  • the lowermost part of the storage tank is connected to the Wämeleyer experiencingerboden by means of an outer pipe with stopcock.
  • the central region of the reservoir is also connected to the heat exchanger tank bottom by means of an outer pipeline. Through these pipe connections is formed for the heat transfer between the storage tank and the heat exchanger tank a closed circulation where the heat carrier (the heating water) can circulate.
  • turbulence-free temperature stratified charge in the storage tank with primary upper charge is advantageous for the reason that even in low sun the fastest in the upper storage area water is heated to usable shower water temperature and is available for showering.
  • the turbulence-free stratified charge in the storage container is achieved in the system of this application by the heated by a solar system or other heat source storage water in the heat exchanger in the central inner tube rises as soon as the temperature in the heat exchanger is higher (the weight lighter) than the upper storage area and flows out , because of the inertia of gravity laminar.
  • the lower memory area is now not touched appreciably, so it remains quietly layered.
  • the rise of the heating water occurs primarily in the inner tube, because it is the warmest there and because of
  • Ascension resistance is the smallest there.
  • the movement and charge stop there and the heating water from the heat exchanger rises in the outer (middle) tube and flows out in the central storage area, where there is still a temperature difference to the Märmehieler- Water exists.
  • this central storage area is heated to the same temperature with the heat exchanger, the heat exchanger heating water rises in the outermost short riser and flows out in the lower storage area.
  • the heat exchanger is connected via an external pipe connection pipe (downpipe) from the storage center and a pipe connection pipe with stopcock from the lowest storage area to its heat exchanger tank bottom and so with "cold” heavy storage water supplied as soon as the heated water rises above the 3 risers.
  • a thermostat-controlled motor or solenoid valve may come to heat first the upper, then the lower half of the reservoir in stages.
  • the outlet of the heating water from the middle and bottom riser is set a resistance by the spout is closed freely upwards and can only be done via two or more slightly falling branch pipes.
  • the branch pipes of the central riser are shorter than the branch pipes of the outermost riser. This arrangement reinforces the intended primary storage charge at the top, followed by the center and finally at the bottom.
  • the mounted under the storage tank heat exchanger, the link of the primary heat source circuit (eg a solar system) and the secondary storage loading circuit consists of a coachsial mounted under the storage floor round container whose upper lid is curved parallel to the storage floor, or where the storage floor itself the upper Lid forms, that is, the container shell is welded to the storage bottom.
  • the lower lid or bottom of the WT container is curved concavely upwards towards the axis for the sake of pressure stability and to make room for the central connection tube.
  • the storage container bottom can be arched instead of curved downwards.
  • the WT container we build as a heat exchanger surface preferably a copper comb tube, which we wind like a clockspring or worm einlagig from outside to inside, then going down a second layer from the inside out, then going down again and for a third Situation from outside to inside.
  • the desired WT surface determines the extent and number of layers. For even flow of secondary water from bottom to top in the spiral layers inside and outside can be in the axis the spiral screw a funnel-shaped baffle are installed.
  • the primary circuit water flows countercurrent to the secondary circuit water from spiral layer to spiral layer from top to bottom.
  • the riser tubes in the storage tank, the storage bottom between the bottom storage water and the underlying heat exchanger and the heat exchanger tank must be thermally insulated all around, so as not to reduce the reaction speed of the gravity heat exchanger.
  • the free riser surfaces are thermally insulated (3e) so that the heating water does not cool appreciably on the way up. Also, the exchanger shell (2d) and the heat exchanger floor are well insulated.
  • Fig. B shows the bottom part of the storage container (1) with a centrally upwardly curved taster container bottom (1 a ').
  • This form is in terms of the heat exchanger function fluidly cheaper and is preferred.
  • the remaining components are as shown in FIG. A manufactured.

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Abstract

The accumulator has a storage tank (1), and a spiral pipe-heat exchanger heating a heat transfer medium e.g. hot water, which is flow-connected to different heights of the tank in an axis of the tank by standpipes (3a-3c). The heat exchanger is attached externally and below a tank base (1a). The standpipes rise upwards from the heat exchanger in the axis, and have conduits that are mounted next to each other. The conduits turn in different heights and led into pipes outlet nozzles (3d, 3d') such that gravitational force-limited buoyancy is produced using the exchanger.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher mit einem Behälter, wobei ein Wärmetrager temperaturgeschichtet eingebracht wird, wozu ein Wärmetauscher zum Erhitzen des Wärmeträgers benutzt wird, der unterhalb des Behälters angebracht ist, und wobei der Wärmeträger mittels einer mehrfachen Steigleitung in der Achse des Speicherbehälters auf verschiedenen Höhen des Speichers mit dem Speicherinhalt strömungsverbunden ist.The invention relates to a heat accumulator with a container, wherein a heat transfer is temperature-layered, including a heat exchanger for heating the heat carrier is used, which is mounted below the container , and wherein the heat carrier by means of a multiple riser in the axis of the storage container at different heights of Memory is fluidly connected to the memory contents.

Bekannt sind Speicher, bei denen der Wärmetauscher außen am Speicherbehälter angebracht ist und wo die ebenfalls außen montierte Steigleitung auf verschiedenen Höhen mit dem Speicherbehälter verbunden sind.Are known memory in which the heat exchanger is mounted outside the storage tank and where the riser also mounted outside at different heights are connected to the storage tank.

Bekannt sind Speicher, bei denen der Wärmetauscher innerhalb des Speicherbehälters auf dem Speicherboden angebracht ist, und ein einzelnes Steigrohr von der Wärmetauscherhülle aufsteigt und auf verschiedenen Speicherhöhen Öffnungen hat, die zum Teil mit Klappen versehen sind. Der kalte Wärmeträger (das Heizwasser) auf dem Speicherboden, der dort den Wärmetauscher umgibt, dringt dabei unten seitlich in die Wärmetauscherhülle ein.Memory is known in which the heat exchanger is mounted within the storage container on the storage floor, and a single riser rises from the heat exchanger shell and has at different storage levels openings, which are partially provided with flaps. The cold heat transfer medium (the heating water) on the storage floor, which surrounds the heat exchanger there, penetrates below into the side of the heat exchanger shell.

Um in einem Behälter das Wasser mit möglichst wenig Wärmeverlusten hochtemperaturig zu speichern, ist eine Ladung in Temperaturschichten anzustreben. Das Ziel unserer Erfindung ist ein Warmwasserspeicher-Ladesystem auf einfachste natürlichste Art, bei dem die Temperaturladung (Aufheizung) des Speicherwassers als Schichtladung in laminarer Weise ohne Turbulenzen geschieht, und zwar zuerst möglichst oben im Speicher, damit schnell warmes Brauchwasser zur Verfügung steht, dann wenn der obere Teil aufgeheizt ist, ca. in die Mitte und zuletzt im untersten Bereich.In order to store the water in a container at high temperatures with as little heat loss as possible, a charge in temperature layers should be aimed for. The aim of our invention is a hot water storage charging system in the simplest natural way, in which the temperature charging (heating) of the storage water as a layer charge in a laminar manner without turbulence happens, first as possible in the top of memory, so hot domestic hot water is available quickly, then the upper part is heated, approx. in the middle and finally in the lowest area.

Das Ziel des beschriebenen Speicherladesystems mit vertikaler Schichtladung wird erreicht, indem das primäre heiße Wärmeträgermittel als flüssiges Heizmittel, das z.B. aus einer Solaranlage oder einer anderen Wärmequelle kommt, an einen Wärmetauscher abgegeben wird, der außerhalb und unterhalb des Speichers angebracht ist, wobei der aufgeheizte sekundäre Wärmeträger im Wärmetauscher über einen Ladekreis mittels Schwerkraftwirkung durch thermische Gewichtsverlagerung, ohne Pumpenbetrieb in den Speicher hineingeladen wird, und zwar zuerst oben ,dann in der Mitte und dann unten. Dazu ist der Wärmetauscherbehälter über mehrere Rohre, die durch den Speicherboden hindurch in den Speicher hinauf führen, mit dem Speicherwasser verbunden. Bei mittleren Speichergrößen werden 3 Stück mit Zwischenabstand ineinander verlaufende Rohre verwendet, wobei das innerste Rohr bis in den obersten Speicherbereich führt, das äußere bis ca. zur Speichermitte und das äußerste bis zum untersten Speicherdrittel.The goal of the described vertical charge storage system is achieved by heating the primary hot Heat transfer medium as a liquid heating medium, for example, comes from a solar system or other heat source, is discharged to a heat exchanger which is mounted outside and below the memory, wherein the heated secondary heat carrier in the heat exchanger via a charging circuit by gravity by thermal weight transfer, without pump operation in the memory is loaded, first above, then in the middle and then below. For this purpose, the heat exchanger tank is connected to the storage water via a plurality of pipes which lead up through the storage floor into the storage. In the case of medium storage sizes, 3 interspaced tubes are used, with the innermost tube leading to the uppermost storage area, the outer to about the middle of storage and the outermost to the lowest storage third.

Das innerste längste Rohr mündet frei nach oben aus, das mittlere ist oben geschlossen und mündet über seitliche nach unten geneigte Rohrstutzen inden Speicher aus, das äußerste ist auch oben geschlossen, und mündet gegenüber den oberen über etwas längere seitliche nach unten geneigte Rohrstutzen aus. Die Steigrohre können auch nebeneinander stehend verlegt werden. Der unterste Bereich des Speichers ist mittels einer Außen-Rohrleitung mit Absperrhahn mit dem Wämetauscherbehälterboden verbunden. Der mittlere Bereich des Speichers ist ebenfalls mittels einer Außenrohrleitung mit dem Wärmetauscherbehälterboden verbunden. Durch diese Rohrverbindungen entsteht für den Wärmeträger zwischen dem Speicher-Behälter und dem Wärmetauscherbehälter ein geschlossener Umlauf wobei der Wärmeträger (das Heizwasser) zirkulieren kann.The innermost longest pipe opens freely upwards, the middle is closed at the top and empties into the store via lateral downwardly inclined pipe sockets, the outermost is also closed at the top, and empties towards the top over slightly longer side downwards inclined pipe sockets. The riser pipes can also be laid side by side. The lowermost part of the storage tank is connected to the Wämetauscherbehälterboden by means of an outer pipe with stopcock. The central region of the reservoir is also connected to the heat exchanger tank bottom by means of an outer pipeline. Through these pipe connections is formed for the heat transfer between the storage tank and the heat exchanger tank a closed circulation where the heat carrier (the heating water) can circulate.

Dadurch dass für diesen Umlauf die Schwerkraftwirkung ausgenutzt wird, werden selbstregelnd und ohne sonst nötige Pumpen und elektronische Geräte mit Abtastfühlern undThe fact that the gravity effect is utilized for this circulation, are self-regulating and without otherwise necessary pumps and electronic devices with scanning probes and

Umschaltventilen nur Temperaturen in den Speicher eingespeist, die für diesen interessant sind, d.h. nur Temperaturen, die höher sind als die in den entsprechenden Speicher-Einspeishöhen.Changeover valves only fed into the memory in the memory, which are interesting for this, ie only temperatures that are higher than those in the corresponding storage inlet heights.

Die vom System dieser Anmeldung erstrebte und erreichte turbulenzfreie Temperatur-Schichtladung im Speicherbehälter mit primärer oberer Ladung ist aus dem Grunde vorteilhaft, weil dadurch auch bei wenig Sonne am schnellsten im oberen Speicherbereich Wasser auf brauchbare Duschwassertemperatur aufgeheizt wird und zum Duschen zur Verfügung steht.The desired and achieved by the system of this application turbulence-free temperature stratified charge in the storage tank with primary upper charge is advantageous for the reason that even in low sun the fastest in the upper storage area water is heated to usable shower water temperature and is available for showering.

Bei turbulenter Ladung z.B. mit einer Ladepumpe dauert es viel länger, bis eine wegen Durchwirbelung größere bewegte Wassermenge auf Duschtemperatur kommt. Auch sind bei turbulenter Ladung die Wärmeverluste viel größer.For turbulent charge, e.g. with a charge pump, it takes much longer, until a larger amount of moving water due to turbulence comes to shower temperature. Even with turbulent charge, the heat losses are much greater.

Die turbulenzfreie Schichtladung im Speicherbehälter wird beim System dieser Anmeldung erreicht, indem das von einer Solaranlage oder einer anderen Wärmequelle aufgeheizte Speicherwasser im Wärmetauscher schwerkraftbedingt im zentralen Innenrohr aufsteigt sobald die Temperatur im Wärmetauscher höher ist (das Gewicht leichter) als die im oberen Speicherbereich und oben ausströmt, und zwar wegen der Trägheit der Schwerkraft laminar. Der untere Speicherbereich wird jetzt noch nicht nennenswert berührt, bleibt also ruhig geschichtet. Der Aufstieg des Heizwassers geschieht primär im Innenrohr, weil es dort am wärmsten ist und weil derThe turbulence-free stratified charge in the storage container is achieved in the system of this application by the heated by a solar system or other heat source storage water in the heat exchanger in the central inner tube rises as soon as the temperature in the heat exchanger is higher (the weight lighter) than the upper storage area and flows out , because of the inertia of gravity laminar. The lower memory area is now not touched appreciably, so it remains quietly layered. The rise of the heating water occurs primarily in the inner tube, because it is the warmest there and because of

Aufstiegs-Widerstand dort am kleinsten ist.Ascension resistance is the smallest there.

Sobald der oberste Speicherbereich dieselbe Temperatur (dasselbe Gewicht) hat wie der Wärmetauscher, hört die Bewegung und Ladung dorthin auf und das Heizwasser aus dem Wärmetauscher steigt im äußeren (mittleren) Rohr auf und strömt im mittleren Speicherbereich aus, wo noch ein Temperaturunterschied zum Märmetauscher-Wasser besteht. Wenn auch dieser mittlere Speicherbereich auf gleiche Temperatur mit dem Wärmetauscher aufgeheizt ist, steigt das Wärmetauscher-Heizwasser im äußersten kurzen Steigrohr auf und strömt im unteren Speicherbereich aus.As soon as the uppermost storage area has the same temperature (same weight) as the heat exchanger, the movement and charge stop there and the heating water from the heat exchanger rises in the outer (middle) tube and flows out in the central storage area, where there is still a temperature difference to the Märmetauscher- Water exists. Although this central storage area is heated to the same temperature with the heat exchanger, the heat exchanger heating water rises in the outermost short riser and flows out in the lower storage area.

Der Wärmetauscher wird über eine externe Rohrverbindungsleitung (Fallrohr) von der Speichermitte und eine Rohrverbindungsleitung mit Absperrhahn vom untersten Speicherbereich mit seinem Wärmetauscher-Behälterboden verbunden und so mit "kaltem" schwerem Speicherwasser versorgt, sobald über die 3 Steigleitungen das aufgeheizte Wasser nach oben steigt. Wenn der Absperrhahn in der unteren Verbindungsleitung geschlossen wird, wird nur das obere Speichervolumen aufgeheizt, das untere (unter dem Auslauf des Verbindungsrohres) bleibt ungcheizt. Anstelle des Absperrhahnes kann ein thermostatgesteuertes Motor- oder Magnetventil kommen, um stufenweise zuerst die obere, dann die untere Speicherhälfte zu heizen.The heat exchanger is connected via an external pipe connection pipe (downpipe) from the storage center and a pipe connection pipe with stopcock from the lowest storage area to its heat exchanger tank bottom and so with "cold" heavy storage water supplied as soon as the heated water rises above the 3 risers. When the stopcock in the lower connecting line is closed, only the upper storage volume is heated, the lower (under the outlet of the connecting pipe) remains unchecked. Instead of the shut-off valve, a thermostat-controlled motor or solenoid valve may come to heat first the upper, then the lower half of the reservoir in stages.

Dem Auslauf des Heizwassers aus dem mittleren und untersten Steigrohr wird ein Widerstand gesetzt, indem der Auslauf frei nach oben geschlossen wird und nur über zwei oder mehrere leicht fallende Abzweigrohre erfolgen kann. Die Abzweigrohre des mittleren Steigrohres sind kürzer als die Abzweigrohre des äußersten untersten Steigrohres. Diese Anordnung verstärkt die gewollte primäre Speicherladung oben und darauf folgend mittig und zuletzt unten.The outlet of the heating water from the middle and bottom riser is set a resistance by the spout is closed freely upwards and can only be done via two or more slightly falling branch pipes. The branch pipes of the central riser are shorter than the branch pipes of the outermost riser. This arrangement reinforces the intended primary storage charge at the top, followed by the center and finally at the bottom.

Der unter dem Speicherbehälter angebrachte Wärmetauscher, das Bindeglied des primären Heizquellekreislaufes (z.B. einer Solaranlage) und des sekundären Speicherlade-Kreislaufes besteht aus einem coachsial unter dem Speicherboden angebrachten runden Behälter, dessen oberer Deckel parallel zum Speicherboden gewölbt ist, oder wo der Speicherboden selbst den oberen Deckel bildet, das heißt, der Behältermantel an den Speicherboden aufgeschweißt ist. Der untere Deckel oder Boden des WT-Behälters ist zur Achse hin konkav nach oben gewölbt zwecks Druckformbeständigkeit und um für das zentrale Anschlussrohr Platz zu schaffen. Der Speicherbehälterboden kann anstatt nach unten gewölbt auch nach oben gewölbt sein. In den WT-Behälter bauen wir als Wärmetauscherfläche vorzugsweise ein Kupferkammrohr ein, das wir wie eine Uhrfeder oder Schnecke einlagig von außen nach innen einwinden, dann nach unten gehend eine zweite Lage von innen nach außen aufwinden, dann wieder nach unten gehend und für eine dritte Lage von außen nach innen einwinden. Die gewünschte WT-Oberfläche bestimmt den Umfang und die Anzahl der Lagen. Zwecks gleichmäßigem Durchfluss des Sekundärwassers von unten nach oben in den Spirallagen innen und außen kann in der Achse der Spiralschnecke ein trichterförmiges Leitblech eingebaut werden.The mounted under the storage tank heat exchanger, the link of the primary heat source circuit (eg a solar system) and the secondary storage loading circuit consists of a coachsial mounted under the storage floor round container whose upper lid is curved parallel to the storage floor, or where the storage floor itself the upper Lid forms, that is, the container shell is welded to the storage bottom. The lower lid or bottom of the WT container is curved concavely upwards towards the axis for the sake of pressure stability and to make room for the central connection tube. The storage container bottom can be arched instead of curved downwards. In the WT container we build as a heat exchanger surface preferably a copper comb tube, which we wind like a clockspring or worm einlagig from outside to inside, then going down a second layer from the inside out, then going down again and for a third Situation from outside to inside. The desired WT surface determines the extent and number of layers. For even flow of secondary water from bottom to top in the spiral layers inside and outside can be in the axis the spiral screw a funnel-shaped baffle are installed.

Das Primärkreiswasser rinnt im Gegenstrom zum Sekundärkreiswasser von Spiraletage zu Spiraletage von oben nach unten.The primary circuit water flows countercurrent to the secondary circuit water from spiral layer to spiral layer from top to bottom.

Die Steigrohre im Speicherbehälter, der Speicherboden zwischen dem Speicherbodenwasser und dem darunter liegenden Wärmetauscher sowie der Wärmetauscherbehälter müssen rundum wärmegedämmt sein, um die Reaktionsschnelligkeit des Schwerkraft-Wärmetauschers nicht zu reduzieren.The riser tubes in the storage tank, the storage bottom between the bottom storage water and the underlying heat exchanger and the heat exchanger tank must be thermally insulated all around, so as not to reduce the reaction speed of the gravity heat exchanger.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand einer Zeichnung näher erklärt. Dabei zeigt:

  • Fig. A: einen Längsschnitt durch den Speicherbehälter mit nach unten gewölbtem Behälterboden und darunter angebautem Spiralrohr-Wärmetauscher.
  • Fig. B: einen Längsschnitt durch den unteren Teil des Speicherbehälters mit nach oben gewölbtem Behälterboden.
  • Fig. A zeigt einen Speicherbehälter (1) mit traditionellem nach unten gewölbtem Behälterboden (1a) mit interner Wärmedämmung (1b). Unter dem Behälterboden angebaut ist der Wärmetauscherbehälter (2) mit einem zylinderförmigen Mantel und mit mittig nach oben gewölbtem Behälterboden (2a). (2b) zeigt das in den Behälter (2) eingebaute Spiralförmige mehrlagige Wärmetauscherrohr, wozu zwecks großer spezifischer Oberfläche und guter Wärmeleitung vorwiegend ein KupferKammrohr verwendet wird. Als primäre Heizquelle kann eine Solaranlage, ein Heizofen, eine Wärmepumpe oder dgl. dienen. Vom Wärmetauscherbehälter (2) zentrisch durch den Speicherbehälterboden (1a) hindurch führen die drei Steigleitungen (3a)(3b)(3c) in den Speicherbehälter (1) hinauf, wobei das innerste längste Rohr (3a) bis in das oberste Drittel oder Viertel der Speicherbehälterhöhe reicht und dort frei ausläuft. Das zweite Steigrohr (3b) welches das innerste, einen Zwischenspalt frei lassend, umgibt, endet ca. in der Mitte der Speicherbehälterhöhe, ist oben geschlossen und mündet in zwei oder mehrere leicht nach unten weisende Rohrabgangstutzen (3d). Das dritte Steigrohr (3c) welches das zweite umgibt, endet auf ca. 1/3 oder 1/4 der Speicherbehälterhöhe, ist oben geschlossen und mündet in zwei oder mehrere leicht nach unten weisende Rohrabgangstutzen (3d'), die länger sind als die Abgangstutzen (3d).
The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing. Showing:
  • Fig. A : A longitudinal section through the storage container with downwardly curved container bottom and mounted below spiral tube heat exchanger.
  • Fig. B : A longitudinal section through the lower part of the storage container with upwardly curved container bottom.
  • Fig. A shows a storage container (1) with traditional downwardly curved container bottom (1a) with internal thermal insulation (1b). Attached under the container bottom is the heat exchanger container (2) with a cylindrical jacket and with a centrally upwardly curved container bottom (2a). (2b) shows the spiral-shaped multi-layer heat exchanger tube installed in the container (2), for which purpose a copper comb tube is predominantly used for the purpose of high specific surface area and good heat conduction. As a primary heat source, a solar system, a heater, a heat pump or the like. Serve. From the heat exchanger tank (2) centrally through the storage container bottom (1a), the three risers (3a) (3b) (3c) lead up into the storage container (1), the innermost longest pipe (3a) extending into the upper third or fourth of the Storage tank height is sufficient and there expires freely. The second riser (3b), which surrounds the innermost, leaving an intermediate gap, ends approx. in the middle of the storage tank height, is closed at the top and opens into two or more slightly downwardly pointing pipe outlet (3d). The third riser (3c) which surrounds the second, ends at about 1/3 or 1/4 of the storage container height, is closed at the top and opens into two or more slightly downwardly facing pipe outlet nozzle (3d '), which are longer than the outlet stubs (3d).

Die freien Steigrohroberflächen sind wärmegedämmt (3e), damit das Heizwasser auf dem Weg nach oben nicht nennenswert abkühlt. Auch der Närmetauschermantel (2d) und der Wärmetauscherboden sind gut wärmegedämmt.The free riser surfaces are thermally insulated (3e) so that the heating water does not cool appreciably on the way up. Also, the exchanger shell (2d) and the heat exchanger floor are well insulated.

Vom untersten Bereich des Speicherbehälters (1) führt eine Außen-Rohrleitung mit Absperrventil (4a), auf Wunsch mit thermostatgesteuertem motorischem Antrieb hinunter unter den Boden des Wärmetauschers und mündet mittig zentrisch in den Wärmetauscher hinein.From the lowest area of the storage tank (1) leads an outer pipe with shut-off valve (4a), on request with thermostat-controlled motor drive down under the bottom of the heat exchanger and opens centrally centrally into the heat exchanger.

Vom mittleren Bereich des Speicherbehälters (1) führt eine Außenrohrleitung (5) hinunter in die Rohrleitung (4) hinter dem Absperrventil (4a). Diese Leitungen (4) und (5) sind wärmegedämmt.From the central area of the storage tank (1), an outer pipe (5) leads down into the pipe (4) behind the shut-off valve (4a). These lines (4) and (5) are thermally insulated.

Für die Gewinnung von warmem Sanitärwasser ist im Speicherbehälter nahe der Innenwand eine von unten nach oben gewundene Rohrleitung (6) verlegt: dadurch kann dieser Speicher für die sanitäre Warmwassergewinnung und für die Raumheizung verwendet werden.For the production of warm sanitary water is in the storage container near the inner wall a spiraling from bottom to top (6) laid: thus this memory can be used for sanitary hot water and space heating.

Fig. B zeigt den untersten Teil des Speicherbehälters (1) mit einem mittig nach oben gewölbten Spiecherbehälterboden (1a'). Diese Form ist betreffend die Wärmetauscherfunktion strömungsmäßig günstiger und wird bevorzugt. Die übrigen Bestandteile sind wie laut Fig. A gefertigt. Fig. B shows the bottom part of the storage container (1) with a centrally upwardly curved taster container bottom (1 a '). This form is in terms of the heat exchanger function fluidly cheaper and is preferred. The remaining components are as shown in FIG. A manufactured.

Claims (6)

Wärmespeicher mit Behälter (1), wobei ein Wärmeträger, z.B. Heizwasser, temperaturgeschichtet eingebracht wird, wozu ein Wärmetauscher (2) zum Erhitzen des Wärmeträgers benützt wird, und wobei der Wärmeträger mittels einer Steigleitung in der Achse des Speicherbehälters (1) auf verschiedenen Höhen des Speicherbehälters strömungsverbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscherbehälter (2) extern und unterhalb des Speicherbehalterbodens (1a)(1a') angebracht ist, und dass mehrere Steigleitungen vom Wärmetauscher aufwärts in der Achse des Speicherbehälters aufsteigen und aus drei oder mehreren ineinander liegenden oder nebeneinander montierten Rohren bestehen (3a)(3b)(3c), die auf verschiedenen Höhen enden und dort in leicht nach unten geneigten Auslaufrohren (3d)(3d') ausmünden, wobei mit dem Wärmetauscher (2) ein schwerkraftkuntkionsbedingter Auftrieb entsteht.Heat storage tank (1), wherein a heat transfer medium, eg heating water, is temperature-layered, including a heat exchanger (2) is used for heating the heat carrier, and wherein the heat carrier by means of a riser in the axis of the storage container (1) at different heights of Storage tank is fluidly connected,
characterized in that the heat exchanger vessel (2) is mounted externally and below the storage vessel bottom (1a) (1a '), and that a plurality of riser pipes ascend from the heat exchanger upwardly in the axis of the storage vessel and consist of three or more nested or juxtaposed pipes ( 3a) (3b) (3c), which terminate at different heights and open out there in slightly downwardly inclined outlet pipes (3d) (3d '), with the heat exchanger (2), a buoyancy caused by gravity Kuntkions arises. Wärmespeicher nach Anspruch 1.,
dadurch gekennzeichnet, dass vom untersten Bereich des Speicherbehälters (1) ein wärmegedämmtes Abgangsrohr (Fallrohr) mit Absperrventil (4)(4a) außerhalb des Speicherbehälters nach unten geführt wird und am Wärmetauscherbehälterboden mittig in den Wärmetauscherbehälter (2) mündet, wodurch der Wärmeträger vom Wärmetauscher (2) über die Steigleitungen (3a)(3b)(3c) mit den Ausmündungen (3a) oben, (3d) und (3d') in den Speicherbehälter (1) und über die Fallleitungen (4) und (5) einen Schwerkraft-Ladekreis bilden.Heat accumulator according to claim 1,
characterized in that from the bottom of the storage container (1) a thermally insulated outlet pipe (downpipe) with shut-off valve (4) (4a) is guided outside the storage tank down and opens centrally on the heat exchanger tank bottom in the heat exchanger tank (2), whereby the heat carrier from the heat exchanger (2) via the riser (3a) (3b) (3c) with the outlets (3a) above, (3d) and (3d ') in the storage container (1) and via the downpipes (4) and (5) a gravity Make the charge. Wärmespeicher nach Anspruch 1. und 2.,
dadurch gekennzeichnet, dass vom mittleren Bereich der Speicherbehälterhöhe oder etwas höher oder tiefer ein weiteres wärmegedämmtes Abgangsrohr (5)(Fallrohr) außerhalb des Speicherbehälters nach unten führt und unterhalb des Absperrventils (4a) in das Fallrohr (4) mündet, wobei dann bei geschlossenem Absperrventil (4a) nur die obere Hälfte des Speichers geladen (beheizt) wird.Heat storage according to claim 1 and 2,
characterized in that from the central region of the storage tank height or slightly higher or lower another insulated outlet pipe (5) (downpipe) leads outside the storage tank down and opens below the shut-off valve (4a) in the downpipe (4), in which case at closed shut-off valve (4a) only the upper half of the memory is charged (heated). Wärmespeicher nach Anspruch 1., 2., 3.,
dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälterboden, und somit der Wärmetauscherbehälteroberboden nach unten gewölbt sind Fig. A (1a) oder wellenförmig nach unten und mittig nach oben gewölbt sein können Fig. B (la') oder auch nur nach oben gewölbt sind, wobei auch die Varianten möglich sind, den Wärmetauscherbehälter als selbständigen Behälter unabhängig vom Speicherbehälterboden zu fertigen.Heat storage according to claim 1, 2, 3,
characterized in that the storage container bottom, and thus the heat exchanger container top are curved down Fig. A (1a) or wavy downward and centrally curved upward Fig. B (la ') or are curved upwards, wherein the Variants are possible to manufacture the heat exchanger tank as a self-contained container independent of the storage container bottom. Wärmespeicher nach Anspruch 1., 2., 3., 4.,
dadurch gekennzeichnet, dass im externen Wärmetauscherbehälter (2) unter dem Speicherbehälter primärkreismäßig ein- oder mehrlagige horizontal liegende schneckenförmig aufgerollte Rohrspiralen Fig. A (2b) eingebaut sind, deren Oberflächen in heißem Zustand den Sekundärkreis-Warmetrager (das Heizwasser) aufheizen und mittels Schwerkraftwirkung zum aufsteigen, umlaufen und turbulenzfreien Schichtladen bewegen.Heat storage according to claim 1, 2, 3, 4,
characterized in that in the external heat exchanger tank (2) under the storage tank primary circuit one or more layers horizontally lying spiral-shaped rolled up pipe coils Fig. A (2b) are installed, heat their surfaces in the hot state, the secondary circuit heat exchanger (the heating water) and by gravity to ascend, circulate and move turbulence-free stratified charge. Wärmespeicher nach Anspruch 1., 2., 3., 4., 5.,
dadurch gekennzeichnet, dass die zum Speicherwasser hin freien Steigleitungsoberflächen (3e), der Boden des Speicherbehälters (1b), die Oberfläche des Wärmetauscherbehälters (2d) und die Fallrohre (4) und (5) gut wärmegedämmt sind.Heat storage according to claim 1, 2, 3, 4, 5,
characterized in that the free to the storage water riser surfaces (3e), the bottom of the storage container (1b), the surface of the heat exchanger tank (2d) and the downpipes (4) and (5) are well insulated.
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